[发明专利]具有能量回收功能的轻量化助行装置

权利要求书

1.一种具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：包括脚掌（12）、踝关节模块（1）、踝关节支撑件（2）、膝关节模块（10）、发条储能装置（1005）、髋关节模块（8）、小腿杆（3）、小腿支撑件（11）、大腿杆（4）、大腿支撑件（9）、腰部（7）、腰部连接件（5）、背带（6）以及能量回收模块，所述脚掌（12）与踝关节模块（1）连接，踝关节模块（1）通过小腿杆（3）与膝关节模块（10）连接，膝关节模块（10）通过大腿杆（4）与髋关节模块（8）连接，两侧髋关节模块（8）之间通过腰部连接件（5）连接；腰部（7）与腰部连接件（5）通过螺栓连接；所述发条储能装置（1005）将行走“下落”动作时带动发条收紧产生的弹性势能储存，然后转为部分动能输出，实现助力；所述能量回收模块将行走产生的重力势能通过带动伺服电机反转产生电能，为蓄电池组充电实现能量回收。

2.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述的脚掌（12）包括前脚掌（1201）、后脚掌（1203），所述前脚掌（1201）、后脚掌（1203）之间通过螺栓（1202）铰接，在脚尖第一跖骨处，脚掌外侧以及脚跟处设有4个压力传感器（1204）。

3.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述的踝关节模块（1）设有踝关节角度传感器（101），踝关节模块（1）与小腿杆（3）相连，踝关节支撑件（2）与小腿支撑件（11）固定于小腿杆（3）上，大腿支撑件（9）固定在大腿杆（4）上。

4.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述的膝关节模块（10）包括绝对式旋转编码器（1003），伺服电机（1001）、摆线针轮减速器（1002）、联轴器（1004），所述绝对旋转编码器（1003）安装在伺服电机（1001）电机轴上，伺服电机（1001）通过联轴器（1004）与摆线针轮减速器（1002）相连；伺服电机（1001）固定于电机座内，电机座固定于膝关节模块（10）顶部；所述膝关节模块（10）与大腿杆（4）相连，大腿杆支撑件（9）固定于大腿杆（4）上。

5.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述发条储能装置（1005）包括：发条固定柱（10051）、发条（10052）、大齿轮（10053）、小齿轮（10054）、发条轴（10055）、下端盖（10056）、轴承（10057）及外圈（10058），在所述外圈（10058）内，发条（10052）固定在发条固定柱（10051）上，发条固定柱（10051）固定在下端盖（10056）上，并通过螺钉与上端盖连接，发条轴（10055）固定在下端盖上，与发条（10052）同轴；大齿轮（10053）与小齿轮（10054）啮合，轴承（10057）固定于大齿轮（10053）上，轴承（10057）与联轴器（1004）集成在一起；所述发条储能装置为腿部进行“下落”动作时，关节轴带动大齿轮（10053）转动，大齿轮（10053）带动小齿轮（10054）以及发条轴（10055），实现发条收卷上弦，弹性势能存储；在下次行走时，利用发条中的能量作为部分动力输出，实现助力。

6.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述的髋关节模块（8）包括：髋部支撑件（802）、髋关节角度传感器（801）及髋关节驱动模块（803），所述髋部支撑件（802）与大腿杆（4）相连，髋关节驱动模块（803）将膝关节模块（10）的伺服电机（1001）、摆线针轮减速器（1002）、联轴器（1004）集成在一起。

7.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述的腰部（7）包括腰部连接件（5）、腰部绑带（701）、固定于腰部绑带（701）上的塑料卡扣（702）、固定于腰部的背带（6）、为髋关节、膝关节驱动模块提供电能的蓄电池组（703），蓄电池组（703）放置于电池组支座内，蓄电池组支座固定于腰部连接件（5）上，所述腰部绑带（701）固定于腰部（7）上。

8.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的轻量化助行装置，其特征在于：所述的能量回收模块由超级电容器与蓄电池组（703）构成，采用超级电容器用于存储伺服电机（1001）处于发电状态时产生的能量，同时将行走产生的重力势能通过带动伺服电机反转产生电能，为蓄电池组充电实现能量回收。